Re：Linux系统篇（四十五）信号篇·三：一文讲透 Linux 信号保存机制:block,pending,handler三张表到底在做什么

小此方2026-07-21 8:14


◆ 博主名称： 小此方-CSDN博客 大家好，欢迎来到小此方的博客。
⭐️Linux系列个人专栏： 【主题曲】Linux
⭐️此方的GitHub： github_此方
⭐️ Re系列专栏：我们思考 (Rethink) · 我们重建 (Rebuild) · 我们记录 (Record)

文章目录

概要&序論

  Hello大家好，我是此方 。前两期我们系统梳理了信号的概念，以及信号的五种产生方式。但信号产生之后，并不一定会立刻执行------那么，它究竟被暂存在哪里、又是如何管理的呢？今天我们就围绕"信号保存"这一话题，详细拆解背后的三张核心数据结构。

当前阶段：

一、什么是信号保存

1.1从信号产生到信号递达的概念

信号的递达 ：实际执行信号对应的处理动作的那个时刻/过程。

信号的阻塞：一种"拦截"状态。

  • 信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决(Pending)。
  • 进程可以选择阻塞(Block)某个信号。
  • 被阻塞的信号产生时将保持在未决状态 ，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。（未决状态：信号还保存在位图中没有处理）

注意，阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。

1.2信号如何保存

  每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),还有一个函数指针表示处理动作 。

  信号产生时 ,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。

1.3对信号保存的举例

  • 在上图的例子中,SIGHUP信号未阻塞也未产生过,当它递达时执行默认处理动作。
  • SIGINT信号产生过,但正在被阻塞,所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略,但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号,因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
  • SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动作是用户自定义函数sighandler。

1.4递达前的多次信号产生只保存一次

  如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次,将如何处理?POSIX.1允许系统递送该信号一次或多次 。Linux是这样实现的:常规信号在递达之前产生多次只计一次,（你妈喊你吃饭，喊一次是吃，喊一百次也是吃）。

实时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。本文不讨论实时信号。

二、详细理解这三张表

  从本质上来看，block和pending 是位图（unsigned int）。然后hander是函数指针数组 。（这三张表要放在一起看------知道信号是何种状态会做什么。）

2.1hander表的本质

  准确的讲，hander表是一个sighandler_t hander[31] 数组。数组的下标就是信号的编号，底层重命名是这样的：

cpp 复制代码 
typedef void (*sighandler_t)(int);

  注册修改信号方法本质是修改hander表 。

  其中，默认处理动作SIGDEF和忽略处理动作SIGIGN是一个宏：

cpp 复制代码 
#define SIG_DFL  ((sighandler_t)0)  /* 实际上就是 0 */
#define SIG_IGN  ((sighandler_t)1)  /* 实际上就是 1 */

2.2block表和pending表的本质

pending表：

  • 比特位的位置： 表示的是第几个信号。
  • 比特位的内容 ： 是否收到对应的信号。

block表：

  • 比特位的内容 ： 是否阻塞对应的信号。

  将pending表和取反后的block表按位与就可以知道哪些信号是可以被递达到的了。

三、验证信号保存的话题

3.1信号集与信号集操作函数

3.1.1信号集类型sigset_t是什么

  从上图来看,每个信号只有一个bit的未决标志,非0即1,不记录该信号产生了多少次,阻塞标志也是这样表示的。

  因此,未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储, sigset_t称为信号集,这个类型可以表示每个信号的"有效"或"无效"状态,

  • 在阻塞信号集中"有效"和"无效"的含义是该信号是否被阻塞。
  • 而在未决信号集中"有效"和"无效"的含义是该信号是否处于未决状态。

阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask),这里的"屏蔽"应该理解为阻塞而不是忽略。

你不能屏蔽9和19号信号。

3.1.2 sigset_t的本质

3.1.3信号集操作函数

  sigset_t类型对于每种信号用一个bit表示"有效"或"无效"状态,至于这个类型内部如何存储这些bit则依赖于系统实现,从使用者的角度是不必关心的,使用者只能调用以下函数来操作sigset_t变量,而不应该对它的内部数据做任何解释,比如用printf直接打印sigset_t变量是没有意义的。

c 复制代码 
#include <signal.h>
//初始化函数
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
//修改函数
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
//判断函数
int sigismember(const sigset_t *set, int signo);
  • 函数sigemptyset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零,表示该信号集不包含任何有效信号。
  • 函数sigfillset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置位,表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。
  • 注意,在使用sigset_t类型的变量之前,一定要调用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。

  这四个函数都是成功返回0,出错返回-1 。sigismember是一个布尔函数,用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号,若包含则返回1,不包含则返回0,出错返回-1。

3.2系统调用sigprocmask

  sigprocmask 主要作用是：检查或改变当前进程（或线程）中被屏蔽（阻塞）的信号集。 就是修改block表。

3.2.1参数跟工作原理

cpp 复制代码 
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
  • set ：你想要设置的信号集合。（输出型参数）
  • oldset ：如果不为 NULL ，系统会把修改前的信号屏蔽字（Mask）保存到这里，方便你以后恢复。（也是输出型参数）
  • how ：决定如何使用 set 。它有三种经典的控制方式：
    • SIG_BLOCK ：把 set 中的信号添加到当前的屏蔽列表中（相当于 current_mask |= set ）。例：传入100，原 block 从 011 变为 111
    • SIG_UNBLOCK ：把 set 中的信号从当前的屏蔽列表中移除，即解除阻塞（相当于 current_mask &= ~set ）。例：传入011，011 按位取反得到 100，再 100 & 011 = 000 100\ \&\ 011 = 000 100 & 011=000
    • SIG_SETMASK ：直接用 set 覆盖掉当前的屏蔽列表（相当于 current_mask = set ）。例：输入 101，原来不管是什么，直接变成 101

特别的用法 ：将set设置成为000，选项选SIG_BLOCK，这样就变成了信号屏蔽字查找函数 ，输出参数oldset就是我们查找的结果。

3.3 系统调用sigpending

c 复制代码 
int sigpending(sigset_t *set);
  • 作用 ：获取当前进程已产生但被屏蔽（阻塞）、因而正处于挂起（Pending）状态的信号集（未决信号集）。
  • 参数 ：set ：输出型参数。指向一个信号集（sigset_t）的指针，系统会将当前所有未决的信号写入这个集合中。
  • 返回值 ：0 ：成功。-1 ：失败，并设置 errno（通常原因为传入了无效的内存指针）。

  你可能听着一脸糊涂。我们结合代码详细讲解一下。

3.4验证代码

3.4.1验证代码------信号阻塞保存

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
void PrintfSignpending(sigset_t ped)
{
    std::cout<<"我是进程:["<<getpid()<<"]"<<"我的Pending表是: ";
    for(int i = 1 ; i < 32 ; i++)
    {
        if(sigismember(&ped , i))
            std::cout<<"1";
        else
            std::cout<<"0";
    }
    std::cout<<std::endl; 
}

int main()
{
    sigset_t block;
    sigset_t oblock;
    sigemptyset(&block);
    sigemptyset(&oblock);

    sigaddset(&block, SIGINT);
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &block, &oblock);
    while (true)
    {
        sigset_t pending;
        sigpending(&pending);
        PrintfSignpending(pending);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

  我们阻塞二号信号，循环打印pending表的状态。然后再开一个XSHELL，kill -2 pid 发送信号。pending表发生变化，但是信号作用没有触发。------信号被阻塞了。

（我好像把pending表打印反了，不过不要紧，下面的代码修改回来了

3.4.2验证代码------信号递达过程

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
void PrintfSignpending(sigset_t ped)
{
    std::cout << "我是进程:[" << getpid() << "]" << "我的Pending表是: ";
    for (int i = 31; i > 0; i--)
    {
        if (sigismember(&ped, i))
            std::cout << "1";
        else
            std::cout << "0";
    }
    std::cout << std::endl;
}
void Hander(int n)
{
    std::cout<< "信号"<<n<<"已递达"<<std::endl;
}
int main()
{
    signal(SIGINT,Hander);
    int count = 5 ;
    sigset_t block;
    sigset_t oblock;
    sigemptyset(&block);
    sigemptyset(&oblock);
    sigaddset(&block, SIGINT);
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &block, &oblock);
    sigset_t pending;
    raise(SIGINT);
    while (true)
    {
        if(count == 0)
        {
            sigset_t nblock;
            sigemptyset(&nblock);
            sigprocmask(SIG_SETMASK, &nblock, &oblock);
            count = -1;
        }
            
        sigpending(&pending);
        PrintfSignpending(pending);
        sleep(1);
        if(count > 0)
            count --;
    }
    return 0;
}

  我们初始情况下阻塞二号信号，并给自己发送一个二号信号（给pending表置位 ）循环打印pending表。5秒后解除二号信号的阻塞，二号信号递达，pending表复位。

3.4.3pending 表复位时刻

  "当进程解除阻塞后，内核将 pending 表中 2 号信号的 1 置为 0 的具体时机是什么？是在信号'递达并执行任务（进入处理函数）后'置为 0，还是在'任务得到处理（进入处理函数）之前'置为 0？"

四、其他问题

  信号保存的相关内容即将讲完。我还想补充之前没讲的两个点。

4.1核心转储

  在信号篇一的时候，我们讲过Core和Trem都是终止进程。但是他们有什么区别呢？

4.1.1 Core与Term的区别

  • Term：普通的进程退出，操作系统直接释放进程的相关资源。
  • Core ：核心转储（Core Dump ）。当进程出现异常退出 时，操作系统会将该进程在内存中的核心数据全部拷贝到磁盘中，在当前路径下形成一个独立的文件（通常命名为 core.pid 或 core.XX）。

  核心转储的核心目的在于支持事后调试，能够直接帮助开发人员在程序崩溃后精确定位到出错的代码行。

4.1.2 为什么平时没见过 core 文件？

  在云服务器（如 CentOS 7 或 Ubuntu）上，core dump 功能默认是被禁止掉的 。

  我们可以通过 ulimit -a 命令查看系统资源的限制情况。其中 core file size 这一项对应的参数是 0 ，这意味着系统默认允许生成的 core 文件大小为 0，也就是不允许生成。

  云厂商默认禁用核心转储功能，是有原因的 。许多新手用户不懂 core dump 机制，一旦服务挂了导致 core 文件疯狂生成，磁盘满了或系统进不去了，第一反应往往是投诉云厂商："你们的服务器质量不行，怎么自己死机了？"

  这样设计的底层哲学是："云服务器是生产环境，debug 要在开发环境 or 测试环境"。

4.1.4触发无限循环生成core文件的原理

  -ulimit -c 临时打开核心转储功能。（或者修改配置文件永久打开，这个我们不讲）

cpp 复制代码 
[程序遭遇Bug崩溃] 因为一些原因。
      |
      ▼
1. 触发 Core Dump（往磁盘写入一个几个GB甚至几十GB的内存镜像文件）
      |
      ▼
2. 守护进程（监视器）发现服务挂了 -> 拉起、自动重启服务
      |
      ▼
3. 服务刚重启，遇到同样的代码 Bug -> 再次崩溃
      |
      ▼
4. 再次触发 Core Dump（产生第二个巨大的 core 文件） -> 再次自动重启......

4.1.3 其他问题

  在我们真的找不到问题的时候。启用core dump。

  我们现在知道了，当我们以前在讲进程等待的时候，那个core dump标志位是什么了：用来标记子进程在异常退出时，到底有没有成功在磁盘上生成 core 文件。

好的本期内容就到这里，如果对你有帮助，还不要忘记点赞三联支持。我是此方，我们下期再见。bye! Linux、C++、算法持续连载中，欢迎关注WeChat Official Account 【此方的技术栈】。

相关推荐
C+-C资深大佬11 小时前
GitHub Actions 自动化运维实战：从零到一构建高效 CI/CD 流水线
运维·自动化·github
2301_7779983417 小时前
Linux信号机制
linux
一叶龙洲20 小时前
win11与Ubuntu之间同步配置、插件
linux·运维·ubuntu
CHANG_THE_WORLD20 小时前
12.总结：深入理解 Linux I/O 多路复用：select、poll、epoll 全解析
linux·运维·服务器
风曦Kisaki21 小时前
# Linux笔记：操作系统优化与资源管理
linux·运维·服务器·笔记
Mr.HeBoYan21 小时前
一次持续三天才出现的丢包故障——深入解析 DPDK Memory Ordering、rte_ring 与 CPU Memory Barrier （下）
linux·网络·算法·架构·dpdk
zhangrelay1 天前
笔记本轻量高品质延寿工具完整分系统清单
运维·笔记·学习
初願致夕霞1 天前
C++懒汉单例设计详解
服务器·开发语言·c++
Discipline~Hai1 天前
ARM01-ARM体系架构
linux·c语言·arm开发·架构
热门推荐
012026年7月AI圈大地震：GPT-5.6被政府限制、Claude入驻Slack、Anthropic自研芯片02GitHub 镜像站点03如何新建文件夹？ 电脑新建文件夹的4种方法04AI科技热点日报 | 2026年07月01日05幻兽帕鲁 - 服务器管理员权限与 GM 命令完全指南06国内可直接用、免费额度/永久免费的大模型API清单（含 SiliconFlow、火山、阿里、智谱、百度、Kimi、DeepSeek、DMXAPI 等）07AI 编程 IDE 全景解析 2026：Agent 全面接管开发链路08【AI前线观察】2026年国产开源大模型全面横评：从 DeepSeek V4 到 Kimi K3，谁才是开发者的最优选择？092026 年 AI 大模型 & AI 编程工具实战全总结102026年AI技术突破与产业落地全景：从GPT-5到多模态智能体的新纪元